DE102020003342A1 - System with an electric motor fed by a converter and method for operating a system - Google Patents
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Abstract
System mit einem von einem Umrichter gespeisten Elektromotor,wobei der Umrichter eine Signalelektronik (8) aufweist,wobei die Signalelektronik (8) des Umrichters eine Kommunikationsschnittstelle und eine Motorführung, insbesondere ein Motorführungsmittel, aufweist,wobei der Elektromotor eine Signalelektronik (2) aufweist, welche eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere zum Datenaustausch mit der Kommunikationsschnittstelle des Umrichters, und einen nicht-flüchtigen Speicher (3) aufweist,wobei der Umrichter die Signalelektronik (2) des Elektromotors mit Strom versorgt,wobei die Signalelektronik (8) des Umrichters einen nicht-flüchtigen Speicher (29) aufweist,wobei eine Steuerung abhängig von den aus den beiden nicht-flüchtigen Speichern (3, 29) gelesenen Daten ein Freigabesignal erzeugt,wobei die Signalelektronik (2) des Elektromotors derart eingerichtet ist, dass die Signalelektronik (2) des Elektromotors Subkomponenten des Elektromotors mit Strom versorgt, wenn zuvor das Freigabesignal von der Signalelektronik des Umrichters an die Signalelektronik (2) des Elektromotors über die Kommunikationsschnittstellen übermittelt wurde.System with an electric motor fed by a converter, the converter having signal electronics (8), the signal electronics (8) of the converter having a communication interface and a motor guide, in particular a motor guide means, the electric motor having signal electronics (2) which a communication interface, in particular for data exchange with the communication interface of the converter, and a non-volatile memory (3), the converter supplying the signal electronics (2) of the electric motor with power, the signal electronics (8) of the converter having a non-volatile memory (29), a controller generating an enable signal depending on the data read from the two non-volatile memories (3, 29), the signal electronics (2) of the electric motor being set up such that the signal electronics (2) of the electric motor are subcomponents of the electric motor supplied with power if previously the release esignal was transmitted from the signal electronics of the converter to the signal electronics (2) of the electric motor via the communication interfaces.
Description
Die Erfindung betrifft ein System mit einem von einem Umrichter gespeisten Elektromotor und ein Verfahren zum Betreiben eines Systems.The invention relates to a system with an electric motor fed by a converter and a method for operating a system.
Es ist allgemein bekannt, dass ein als Drehstrommotor ausgeführter Elektromotor von einem Umrichter gespeist wird, indem der Umrichter dem Elektromotor ein Drehspannungssystem zur Verfügung stellt.It is generally known that an electric motor designed as a three-phase motor is fed by a converter in that the converter makes a three-phase voltage system available to the electric motor.
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem von einem Umrichter gespeisten Elektromotor einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.The invention is therefore based on the object of ensuring safe operation of an electric motor fed by a converter.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the system according to the features specified in
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System mit einem von einem Umrichter gespeisten Elektromotor sind, dass der Umrichter eine Signalelektronik aufweist,
wobei die Signalelektronik des Umrichters eine Kommunikationsschnittstelle und eine Motorführung, insbesondere ein Motorführungsmittel, aufweist,
wobei der Elektromotor eine Signalelektronik aufweist, welche eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere zum Datenaustausch mit der Kommunikationsschnittstelle des Umrichters, und einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist,
wobei der Umrichter die Signalelektronik des Elektromotors mit Strom versorgt,
wobei die Signalelektronik des Umrichters einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist,
wobei eine Steuerung abhängig von den aus den beiden nicht-flüchtigen Speichern gelesenen Daten ein Freigabesignal erzeugt,
wobei die Signalelektronik des Elektromotors derart eingerichtet ist, dass die Signalelektronik des Elektromotors Subkomponenten des Elektromotors mit Strom versorgt, wenn zuvor das Freigabesignal von der Signalelektronik des Umrichters an die Signalelektronik des Elektromotors über die Kommunikationsschnittstellen übermittelt wurde.Important features of the invention in the system with an electric motor fed by a converter are that the converter has signal electronics,
wherein the signal electronics of the converter have a communication interface and a motor guide, in particular a motor guide means,
wherein the electric motor has signal electronics which have a communication interface, in particular for data exchange with the communication interface of the converter, and a non-volatile memory,
whereby the converter supplies the signal electronics of the electric motor with power,
the signal electronics of the converter having a non-volatile memory,
a controller generating an enable signal depending on the data read from the two non-volatile memories,
the signal electronics of the electric motor being set up in such a way that the signal electronics of the electric motor supply subcomponents of the electric motor with power if the enable signal was previously transmitted from the signal electronics of the converter to the signal electronics of the electric motor via the communication interfaces.
Insbesondere weist die Signalelektronik des Umrichters eine Motorführung, insbesondere ein Motorführungsmittel, auf.In particular, the signal electronics of the converter have a motor guide, in particular a motor guide means.
Von Vorteil ist dabei, dass die Subkomponenten nur dann aktiviert werden, wenn der Umrichter auch den nötigen Strom zu liefern vermag. Andernfalls bleiben die Subkomponenten abgeschaltet.The advantage here is that the subcomponents are only activated when the converter is also able to deliver the necessary current. Otherwise the subcomponents remain switched off.
Von Vorteil ist weiter, dass der als Drehstrommotor ausgeführte Elektromotor von einem Umrichter speisbar ist, indem der Umrichter dem Elektromotor ein Drehspannungssystem zur Verfügung stellt, wobei der Elektromotor in einem nicht-flüchtigen Speicher wichtige Betriebsdaten, wie Nennwerte von physikalischen Größen und/oder Identifizierungsinformation, aufweist. Somit ist dem Umrichter eine einfache automatische und sichere Inbetriebnahme ermöglicht. Denn bei der Herstellung des Motors werden die wichtigen und ihn eindeutig zugeordneten Daten in dem Speicher im Elektromotor abgelegt, so dass der Umrichter über die Kommunikationsschnittstelle diese Daten bei Inbetriebnahme auszulesen in der Lage ist. Auf diese Weise ist manuelle und somit fehlerhafte Dateneingabe bei der Inbetriebnahme vermieden. Die Daten dürfen aber auch Parameter aufweisen, die für eine Signalelektronik des Motors selbst notwendig sind. Beispielsweise ist der Motor mit verschiedenen Bremsen und somit unterschiedlichen Spulen ausstattbar, deren Nennspannung in dem Speicher hinterlegbar ist. Somit ist die Signalelektronik des Umrichters mit Hilfe der Signalelektronik des Motors in der Lage, diesen Wert aus dem Speicher auszulesen und diesen Wert als Spannungssollwert an eine erste Subkomponente der Signalelektronik des Motors zu übertragen. Die erste Subkomponente erzeugt dann pulsweitenmoduliert eine Spannung zur Steuerung der Bremse. Another advantage is that the electric motor, designed as a three-phase motor, can be fed by a converter, in that the converter provides the electric motor with a three-phase voltage system, the electric motor storing important operating data in a non-volatile memory, such as nominal values of physical quantities and / or identification information, having. This enables the converter to be commissioned automatically and safely. This is because during the manufacture of the motor, the important and uniquely assigned data are stored in the memory in the electric motor, so that the converter is able to read out this data via the communication interface during commissioning. In this way, manual and thus incorrect data entry during commissioning is avoided. However, the data may also have parameters that are necessary for signal electronics of the motor itself. For example, the motor can be equipped with different brakes and thus different coils, the nominal voltage of which can be stored in the memory. Thus, the signal electronics of the converter with the help of the signal electronics of the motor are able to read this value from the memory and to transfer this value as a voltage setpoint to a first subcomponent of the signal electronics of the motor. The first subcomponent then generates a pulse-width modulated voltage for controlling the brake.
Die Parametrierung erfolgt durch den Umrichter über die Kommunikationsschnittstelle zwischen Umrichter und Elektromotor.The parameters are set by the converter via the communication interface between the converter and the electric motor.
Der Elektromotor ist erfindungsgemäß mit einer höheren Sicherheit betrieben, da die Inbetriebnahme des den Elektromotor speisenden Umrichters mit den bei Herstellung in dem Elektromotor hinterlegten Daten ausführbar ist. Beispielsweise enthalten die Daten den Widerstandswert eines Kurzschlusskäfigs oder den Widerstandswert der Statorwicklung.According to the invention, the electric motor is operated with a higher degree of reliability, since the converter feeding the electric motor can be started up with the data stored in the electric motor during manufacture. For example, the data contain the resistance value of a squirrel cage or the resistance value of the stator winding.
Darüber hinaus sind durch Sensoren am Motor erfasste Werte über die Kommunikationsschnittstelle an den Umrichter übertragbar und von der dortigen Motorführung und/oder Steuerung berücksichtigbar. Die Steuerung des Umrichters gibt der Motorführung einen Sollwerteverlauf vor, beispielsweise einen Drehzahlsollwerteverlauf. Dieser Sollwerteverlauf ist durch die erfassten Werte der Sensoren beeinflussbar. Wenn beispielsweise die in der Statorwicklung des Elektromotors erfasste Temperatur einen Schwellwert überschreitet, ist es der Steuerung ermöglicht, den Sollwerteverlauf zu verändern, beispielsweise reduzierte Drehzahlsollwerte der Motorführung vorzugeben. oder den Elektromotor anzuhalten.In addition, values recorded by sensors on the motor can be transmitted to the converter via the communication interface and can be taken into account by the motor management and / or control there. The control of the converter provides the motor control with a setpoint profile, for example a speed setpoint profile. This setpoint curve can be influenced by the values recorded by the sensors. For example, if the If the temperature recorded by the stator winding of the electric motor exceeds a threshold value, it is possible for the control to change the setpoint curve, for example to specify reduced speed setpoints for the motor control. or stop the electric motor.
Wichtig ist also bei der Erfindung, dass über die Kommunikationsschnittstelle zwischen Umrichter und Elektromotor nicht nur von den Sensoren erfasste Werte sondern auch Daten des Speichers übertragbar sind und somit eine automatische Inbetriebnahme ausführbar ist und nachfolgend ein geregelter Betrieb in Abhängigkeit der von den Sensoren erfassten Werte.It is therefore important with the invention that not only values recorded by the sensors but also data from the memory can be transmitted via the communication interface between the converter and the electric motor, so that automatic start-up can be carried out and, subsequently, controlled operation depending on the values recorded by the sensors.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind im Elektromotor Sensoren angeordnet, deren Signale jeweils zu einem jeweiligen Analog/Digital-Wandler der Signalelektronik des Elektromotors geleitet werden,
wobei die Wandler die analogen Signale in eine digitale Datendarstellung wandeln und die digitalen Daten durch den Umrichter über die Kommunikationsschnittstelle des Elektromotors ausgelesen und zu der Kommunikationsschnittstelle des Umrichters geleitet werden. Die Kommunikationsschnittstelle zwischen Umrichter und Elektromotor ist ein Koaxialkabel. Von Vorteil ist dabei, dass die erfassten Werte in den Datenstrom der Kommunikationsschnittstelle einmischbar sind. Über die Kommunikationsschnittstellewerden also aus dem Speicher gelesene Daten und von den Sensoren erfasste Istwerte übertragen und andererseits auch Steuerbefehle von der Steuerung des Umrichters an die Signalelektronik, insbesondere Slave-Komponente, des Elektromotors. Die Kommunikationsschnittstelle ist unidirektional vorzugsweise in einer Master-Slave-Topologie, wobei der Umrichter immer der Master ist.In an advantageous embodiment, sensors are arranged in the electric motor, the signals of which are each passed to a respective analog / digital converter of the signal electronics of the electric motor,
wherein the converters convert the analog signals into a digital data representation and the digital data are read out by the converter via the communication interface of the electric motor and passed to the communication interface of the converter. The communication interface between the converter and the electric motor is a coaxial cable. The advantage here is that the recorded values can be mixed into the data stream of the communication interface. Data read from the memory and actual values recorded by the sensors are transmitted via the communication interface, as well as control commands from the controller of the converter to the signal electronics, in particular slave components, of the electric motor. The communication interface is unidirectional, preferably in a master-slave topology, with the converter always being the master.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalelektronik des Umrichters eine Steuerung auf, welche einen Sollwerteverlauf der Motorführung des Umrichters zuleitet,
wobei der Sollwerteverlauf von den Signalen, insbesondere von den Signalen eines Temperatursensors, abhängig ist,
insbesondere wobei die Kommunikationsschnittstelle des Umrichters mit der Motorführung und der Steuerung zur Datenübertragung verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Übertemperatur oder bei aufgrund der Körperschalemission erkanntem Verschleiß eines Lagers des Elektromotors der Sollwerteverlauf änderbar ist.In an advantageous embodiment, the signal electronics of the converter have a control that feeds a setpoint curve to the motor control of the converter,
wherein the setpoint curve depends on the signals, in particular on the signals of a temperature sensor,
In particular, the communication interface of the converter is connected to the motor management and the control for data transmission. The advantage here is that the setpoint curve can be changed in the event of excess temperature or if wear of a bearing of the electric motor is detected on the basis of the body shell emission.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalelektronik des Umrichters eine Steuerung auf, welche Steuersignale erzeugt, welche von der Steuerung über die Kommunikationsschnittstelle des Umrichters zur Kommunikationsschnittstelle des Elektromotors geleitet werden,
wobei die Signalelektronik einen Steller aufweist, der in Abhängigkeit von aus dem nicht-flüchtigen Speicher ausgelesenen Daten, insbesondere Nennspannung der Spule der Bremse, und in Abhängigkeit von den Steuersignalen eine Spannung erzeugt, die einer Spule zur Verfügung gestellt wird,
insbesondere wobei die Steuersignale ein Deaktivieren oder ein Aktivieren beinhalten. Von Vorteil ist dabei, dass die Ansteuerung der Bremse vom Umrichter aus erfolgen darf, wobei aber die jeweils vorgeschriebene Nennspannung der Bremsspule von der Signalelektronik des Elektromotors bereitgestellt wird. Dabei sind wahlweise unterschiedliche Bremsen im Elektromotor vorsehbar und von derselben Signalelektronik versorgbar, da die individuellen Daten der Bremse im Speicher bei Herstellung hinterlegbar sind und bei jedem Start des Umrichtersystems an die Slave-Komponente des Elektromotors durch die Signalelektronik des Umrichters diese Daten an den Elektromotor übertragen werden. Die Statorwicklung des Elektromotors wird aus einem vom Umrichter bereit gestellten Drehspannungssystem gespeist.In an advantageous embodiment, the signal electronics of the converter have a controller which generates control signals which are passed from the controller to the communications interface of the electric motor via the communications interface of the converter,
the signal electronics having an actuator which, as a function of data read out from the non-volatile memory, in particular the nominal voltage of the coil of the brake, and as a function of the control signals, generates a voltage that is made available to a coil,
in particular wherein the control signals contain a deactivation or an activation. The advantage here is that the brake can be controlled from the converter, but the respectively prescribed nominal voltage of the brake coil is provided by the signal electronics of the electric motor. Different brakes can optionally be provided in the electric motor and supplied by the same signal electronics, since the individual data of the brake can be stored in the memory during manufacture and this data is transmitted to the electric motor by the signal electronics of the inverter every time the converter system is started to the slave component of the electric motor will. The stator winding of the electric motor is fed from a three-phase voltage system provided by the converter.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt die Motorführung Ansteuersignale für steuerbare Halbleiterschalter des Umrichters derart, dass die Drehzahl oder das Drehmoment des Elektromotors auf den Sollwert hin geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass Drehzahl und/oder Drehmoment des Elektromotors regelbar sind.In an advantageous embodiment, the motor management generates control signals for controllable semiconductor switches of the converter in such a way that the speed or the torque of the electric motor is regulated towards the target value. The advantage here is that the speed and / or torque of the electric motor can be regulated.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der nicht-flüchtige Speicher ein EEPROM, ein Flash oder ein FRAM. Von Vorteil ist dabei, dass die Daten bei Herstellung einspeicherbar sind.In an advantageous embodiment, the non-volatile memory is an EEPROM, a Flash or an FRAM. The advantage here is that the data can be stored during manufacture.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Signalelektronik des Elektromotors in einem Anschlusskasten des Elektromotors oder im B-Lagerschild angeordnet,
insbesondere wobei
- - ein Sensor zur Erfassung der Temperatur in der Statorwicklung des Elektromotors,
- - ein Sensor zur Erfassung von Schwingungen, insbesondere wie Körperschall, an einem Lagerflansch des Elektromotors und
- - ein Winkelsensor mit dem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden ist
especially where
- - a sensor for detecting the temperature in the stator winding of the electric motor,
- - A sensor for detecting vibrations, in particular such as structure-borne noise, on a bearing flange of the electric motor and
- - An angle sensor is non-rotatably connected to the rotor of the electric motor
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Systems sind, dass das System einen von einem Umrichter speisbaren Elektromotor aufweist, insbesondere wobei der Umrichter die Statorwicklung des Elektromotors mit einem Drehspannungssystem versorgt,
insbesondere wobei der Elektromotor eine Signalelektronik aufweist, welche eine Kommunikationsschnittstelle und einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist,
wobei von einer Signalelektronik des Umrichters, insbesondere bei Inbetriebnahme, Daten von einer Slave-Komponente des Elektromotors angefordert werden, insbesondere über eine serielle Kommunikationsschnittstelle zwischen Elektromotor und Umrichter,
wonach die Slave-Komponente diese Daten aus einem nicht-flüchtigen Speicher des Elektromotors liest und die Daten durch die Signalelektronik des Umrichters aus der Slave-Komponente gelesen werden, insbesondere über die serielle Schnittstelle,
wobei die Daten den bei Aktivierung aller aus der Signalelektronik versorgbaren Subkomponenten des Elektromotors maximal benötigten Stromwert beinhalten,
von der Signalelektronik des Umrichters einen Maximalwert umfassenden Daten aus einem nicht-flüchtigen Speicher des Umrichters ausgelesen werden,
wobei abhängig vom Vergleich des Maximalwerts mit dem bei Aktivierung aller aus der Signalelektronik versorgbaren Subkomponenten des Elektromotors maximal benötigten Stromwert ein Freigabesignal erzeugt wird,
welches über die Kommunikationsschnittstellen zur Slave-Komponente übertragen wird, und von der Slave-Komponente abhängig vom Freigabesignal die Versorgung der Subkomponenten aktiviert wird.Important features of the method for operating a system are that the system has an electric motor that can be fed by a converter, in particular wherein the converter supplies the stator winding of the electric motor with a three-phase voltage system,
in particular wherein the electric motor has signal electronics which have a communication interface and a non-volatile memory,
data from a slave component of the electric motor being requested by signal electronics of the converter, in particular during commissioning, in particular via a serial communication interface between the electric motor and converter,
after which the slave component reads this data from a non-volatile memory of the electric motor and the data is read from the slave component by the signal electronics of the converter, in particular via the serial interface,
whereby the data contain the maximum current value required when all subcomponents of the electric motor that can be supplied from the signal electronics are activated,
the signal electronics of the converter read a maximum value from a non-volatile memory of the converter,
a release signal is generated depending on the comparison of the maximum value with the maximum current value required when all subcomponents of the electric motor that can be supplied from the signal electronics are activated,
which is transmitted to the slave component via the communication interfaces, and the supply of the subcomponents is activated by the slave component depending on the enable signal.
Von Vorteil ist dabei, dass ein Zusammenbrechen der Stromversorgung des Umrichtersystems verhinderbar ist. Denn die Subkomponenten werden nur dann eingeschaltet, wenn der Umrichter genügend viel Strom zu liefern vermag. Bei Herstellung wird in den Speicher des Umrichters der Maximalwert des bereit stellbaren Stroms eingespeichert. Ebenso wird in den Speicher des Elektromotors der für den Betrieb aller Subkomponenten notwendige Strom abgespeichert. Zur Erzeugung des Freigabesignals werden die aus den Speichern ausgelesenen Daten der Signalelektronik des Umrichters zugeführt und dann entschieden, ob die Subkomponenten versorgbar sind oder nicht. Nur davon abhängig werden die Subkomponenten dann aktiviert oder nicht.The advantage here is that a breakdown of the power supply of the converter system can be prevented. This is because the subcomponents are only switched on when the converter is able to supply a sufficient amount of current. During manufacture, the maximum value of the current that can be provided is stored in the converter memory. The electricity required to operate all subcomponents is also stored in the memory of the electric motor. To generate the release signal, the data read out from the memories are fed to the signal electronics of the converter and a decision is then made as to whether the subcomponents can be supplied or not. The subcomponents are then activated or not depending on this.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von der Signalelektronik des Umrichters ein Alternativsignal erzeugt, wenn der Maximalwert kleiner ist als der bei Aktivierung aller aus der Signalelektronik versorgbaren Subkomponenten des Elektromotors maximal benötigte Stromwert, wobei der Betrag der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem bei Aktivierung aller aus der Signalelektronik versorgbaren Subkomponenten des Elektromotors maximal benötigten Stromwert kleiner ist als ein Stromschwellwert,
wobei das Alternativsignal über die Kommunikationsschnittstellen an die Slave-Komponente übermittelt wird und dann eine erste Slave-Komponente zeitlich abwechselnd zu einer zweiten Slave-Komponente aktiviert wird. Von Vorteil ist dabei, dass durch den abwechselnden Betrieb der Subkomponenten der vom Elektromotor benötigte Strom reduzierbar ist und somit ein eingeschränkter Betrieb ermöglicht ist. Ein dauerhaftes Betreiben der Subkomponenten würde zu einem Zusammenbruch der Stromversorgung des Umrichters führen. Durch den eingeschränkten Betrieb sind jedoch die Subkomponenten versorgbar - wenn auch nur zeitlich nacheinander und abwechselnd.In an advantageous embodiment, an alternative signal is generated by the signal electronics of the converter when the maximum value is smaller than the maximum current value required when all subcomponents of the electric motor that can be supplied from the signal electronics are activated, the amount of the difference between the maximum value and that when all from the Signal electronics subcomponents of the electric motor that can be supplied with the maximum required current value is less than a current threshold value,
wherein the alternative signal is transmitted to the slave component via the communication interfaces and then a first slave component is activated alternately with a second slave component. The advantage here is that the alternating operation of the subcomponents enables the current required by the electric motor to be reduced and thus restricted operation is made possible. Continuous operation of the subcomponents would lead to a breakdown in the power supply to the converter. Due to the restricted operation, however, the subcomponents can be supplied - even if only in succession and alternately.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nach dem Erhalt der von der Slave-Komponente über die Kommunikationsschnittstellen an die Signalelektronik des Umrichters übertragenen Daten führt eine Motorführung des Umrichters den geregelten Betrieb durch unter Verwendung der Daten, insbesondere wobei die Motorführung steuerbare Halbleiterschalter des Umrichters derart ansteuert, dass dem Elektromotor ein derartiges Drehspannungssystem zur Verfügung gestellt wird, dass der Istwert einer physikalischen Größe auf einen Sollwert hin geregelt wird,
insbesondere wobei die physikalische Größe die Drehzahl oder das Drehmoment des Elektromotors ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist, da bei Herstellung Daten im Motor selbst abspeicherbar sind und bei Inbetriebnahme Fehler vermeidbar sind. Außerdem ist die Inbetriebnahme automatisch ausführbar.In an advantageous embodiment, after receiving the data transmitted from the slave component via the communication interfaces to the signal electronics of the converter, a motor control of the converter performs the regulated operation using the data, in particular the motor control activating controllable semiconductor switches of the converter in such a way that the Such a three-phase voltage system is made available to the electric motor that the actual value of a physical variable is regulated towards a target value,
in particular where the physical variable is the speed or the torque of the electric motor. The advantage here is that safety is increased, since data can be stored in the motor itself during manufacture and errors can be avoided during commissioning. Commissioning can also be carried out automatically.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liest die Slave-Komponente Daten aus dem nicht-flüchtigen Speicher aus und stellt davon abhängig eine Spule einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse eine Spannung zur Verfügung,
insbesondere indem die Slave-Komponente einen Steller, also die erste Subkomponente der Signalelektronik des Motors, pulsweitenmoduliert ansteuert, insbesondere derart ansteuert, dass die an der Spule anliegende Spannung auf einen in den Daten enthaltenen Sollwert hingesteuert wird. Dabei erfolgt das Auslesen des Speichers vorzugsweise indirekt über die Signalelektronik des Umrichters. Hierzu liest die Signalelektronik über die Kommunikationsschnittstelle den Speicher des Motors aus und sendet daraus den Spannungssollwert über die Kommunikationsschnittstelle an die Subkomponente Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur Daten für die Inbetriebnahme des Umrichters sondern auch Daten für die Inbetriebnahme des Motors selbst bereitstellbar sind. Vorzugsweise weist die Slave-Komponente einen FPGA auf, welcher den Steller für die Bereitstellung der Versorgungsspannung der Bremsspule pulsweitenmoduliert ansteuert.In an advantageous embodiment, the slave component reads data from the non-volatile memory and, depending on this, provides a coil of an electromagnetically actuated brake with a voltage,
in particular in that the slave component controls an actuator, i.e. the first subcomponent of the signal electronics of the motor, in a pulse-width-modulated manner, in particular controls it in such a way that the voltage applied to the coil is directed towards a setpoint contained in the data. The memory is preferably read out indirectly via the signal electronics of the converter. For this purpose, the signal electronics reads out the motor's memory via the communication interface and sends the voltage setpoint to the subcomponent via the communication interface. The advantage here is that not only data for commissioning the converter but also data for commissioning the motor itself can be provided. The slave component preferably has an FPGA, which the controller for providing the Controls the supply voltage of the brake coil with pulse width modulation.
Statt eines FPGA ist auch ein Mikrocontroller hierbei verwendbar.Instead of an FPGA, a microcontroller can also be used here.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden der Slave-Komponente die Signale von einem oder mehreren Sensoren zugeführt,
wobei die Slave-Komponente die Signale in einen digitalen Datenstrom wandelt und diesen digitalen Datenstrom über die serielle Schnittstelle an den Umrichter sendet. Von Vorteil ist dabei, dass die Slave-Komponente als Datenknoten fungiert, insbesondere zwischen den Sensoren, dem Speicher des Motors und der zum Umrichter hin gerichteten Kommunikationsschnittstelle.In an advantageous embodiment, the signals from one or more sensors are fed to the slave component,
whereby the slave component converts the signals into a digital data stream and sends this digital data stream to the converter via the serial interface. The advantage here is that the slave component functions as a data node, in particular between the sensors, the memory of the motor and the communication interface directed towards the converter.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt die Signalelektronik, insbesondere Steuerung, des Umrichters Steuersignale, welche über die serielle Schnittstelle zum Elektromotor übertragen werden und die Slave-Komponente abhängig von den Steuersignalen die Bremse ansteuert, insbesondere die Spule der Bremse bestromt. Von Vorteil ist dabei, dass die Slave-Komponente einerseits als Datenknoten und andererseits auch als Ansteuerung für die Bremse fungiert, wobei die Steuerbefehle der Steuerung des Umrichters befolgt werden.In an advantageous embodiment, the signal electronics, in particular the controller, of the converter generate control signals which are transmitted via the serial interface to the electric motor and the slave component controls the brake depending on the control signals, in particular energizes the coil of the brake. The advantage here is that the slave component functions on the one hand as a data node and on the other hand also as a control for the brake, the control commands of the controller of the converter being followed.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the subclaims. The invention is not restricted to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful possible combinations of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or the figures, in particular from the task and / or the task posed by comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In
der 1 ist ein erfindungsgemäßes System schematisch dargestellt. - In
der 2 ist ein Energiemanagement für das System dargestellt. - Wie in
1 gezeigt, weist das System einen Umrichter7 auf, der einen Elektromotor1 speist.
- In the
1 a system according to the invention is shown schematically. - In the
2 an energy management for the system is shown. - As in
1 shown, the system has an inverter7th on having anelectric motor 1 feeds.
Hierzu erzeugt der Umrichter
Diese Regelvorrichtung, die als Motorführung
Der Motorführung
Diese Daten
Die Daten
Ein Mittel
Die Parametrierung
Mittels der Daten
Mittels der Steuerung
Die Daten
Der Elektromotor
Der Winkelsensor codiert die Winkellage in zwei Signalleitungen, die auch als Sinus-Spur und Cosinus-Spur, bezeichenbar sind.The angle sensor encodes the angular position in two signal lines, which can also be referred to as a sine track and a cosine track.
Die Sensorsignale werden jeweiligen Analog/Digital-Wandlern der Slave-Komponente zugeführt und in den digitalen Datenstrom von der Kommunikationsschnittstelle
Somit sind die durch die Sensoren erfassten Werte der jeweiligen physikalischen Größen von der Motorführung
Wie in
Diese Versorgungsspannung ist als Gleichspannung, insbesondere 24 Volt, ausgeführt. Allerdings ist es dem Umrichter nur ermöglicht, bei dieser Spannung einen Strom zu liefern, der unterhalb eines Maximalwertes liegt.This supply voltage is designed as a direct voltage, in particular 24 volts. However, the converter is only able to deliver a current at this voltage that is below a maximum value.
Deshalb sind zu Beginn der Inbetriebnahme die Subkomponenten (
Der Stromverbrauch der Signalelektronik
Der Maximalwert des bei der Gleichspannung bereit stellbaren Stroms ist zusammen mit weiteren Daten
Wie oben zur
Die Daten
Die Steuerung
Durch einen Vergleich des Maximalwertes mit dem in den Daten
Wird das Freigabesignal erteilt, wird dieses von der Steuerung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ElektromotorElectric motor
- 22
- SignalelektronikSignal electronics
- 33
- nichtflüchtiger Speicher, insbesondere Flash, EEPROM und/oder FRAMnon-volatile memory, especially Flash, EEPROM and / or FRAM
- 44th
- Daten, insbesondere Parametersatz, für InbetriebnahmeData, especially the parameter set, for commissioning
- 55
- Slave-KomponenteSlave component
- 66th
- digitale Kommunikationsschnittstelledigital communication interface
- 77th
- UmrichterConverter
- 88th
- SignalelektronikSignal electronics
- 99
-
Mittel zur Integration des Elektromotors 1Means for integrating the
electric motor 1 - 1010
- digitale Kommunikationsschnittstelledigital communication interface
- 1111
-
Anforderung der Daten 4Request for
data 4 - 1212
- Übertragung der DatenTransfer of the data
- 1313
- Auslesen der DatenReading out the data
- 1414th
- Auslesen der DatenReading out the data
- 1515th
- Parametrierung der KomponentenParameterization of the components
- 1616
- Parametrierung der MotorführungParameterization of the motor control
- 1717th
- Mittel zur automatischen InbetriebnahmeMeans for automatic commissioning
- 1818th
- Steuerung für Komponenten, wie Bremsensteuerung oder Sensor zur Erfassung der TemperaturControl for components such as brake control or sensors for recording the temperature
- 1919th
- MotorführungEngine guide
- 2020th
- Mittel zum EnergiemanagementMeans of energy management
- 2121st
- SubkomponenteSubcomponent
- 2222nd
- SubkomponenteSubcomponent
- 2323
- Freigabe für Subkomponente 22Approval for subcomponent 22
- 2424
-
Freigabe für Subkomponente 21Approval for
subcomponent 21 - 2525th
- Weiterleitung FreigabesignalForwarding release signal
- 2626th
-
Freigabesignal 27Auslesen der Daten 29
Release signal 27 Reading out thedata 29 - 2828
- nichtflüchtiger Speicher, insbesondere Flash, EEPROM und/oder FRAMnon-volatile memory, especially Flash, EEPROM and / or FRAM
- 2929
- Daten, insbesondere Maximalwert für bereitstellbaren StromData, in particular the maximum value for the current that can be provided
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 19831931 A1 [0003]DE 19831931 A1 [0003]
- DE 102015013290 A1 [0004]DE 102015013290 A1 [0004]
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Family Applications (1)
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---|---|
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2020
- 2020-06-03 DE DE102020003342.3A patent/DE102020003342A1/en active Pending
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